高壓異步電動機微機保護的整定

李志軍

神華準格爾能源有限責任公司選煤廠 內蒙古鄂爾多斯 010300

性能穩定、結構簡單以及維護方便等是高壓異步電動機的優點，正是因為這些優點，高壓異步電動機在工業和農業中得到了較為廣泛的應用。但是在應用高壓異步電動機的時候，如果使用不當，會產生一系列的問題，比如接地問題，過電壓以及過負荷等問題，因此在電動機啟動和運行的過程中都需要對其進行全過程的監測與保護，另外，為了保證電動機能夠可靠的運行，還需采取相應的保護措施，一旦出現異常，相關的工作人員能夠及時予以解決。在工礦企業設備的電氣設計中，高壓電動機采用的繼電保護裝置一般都是微機型的，這種保護裝置能夠對電氣設備起到相應的保護作用，并且較為充分的考慮電氣設備運行的不同情況。另外，微機型繼電保護裝置運行的關鍵在于被保護對象的各項參數的整定和及計算，因此電氣設計人員必須要掌握保護裝置參數計算的方法和定值的設定。本文主要探究了高壓異步電動機綜合保護裝置參數的整定、計算以及定值設定等問題，同時，對微機綜合保護裝置的使用問題也做出了相應的分析，對于企業或者工廠高壓電動機的保護整定都具有很大的參考意義。

1 高壓電動機繼電保護配置

對于電壓等級在3千伏以及3千伏以上的異步電動機的故障以及運行異常等情況，我國的有關規范和規程中做出了較為詳細的規定，定子繞組單相接地以及定子繞組低電壓、定子繞組相間短路是保護裝置的主要保護內容，微機綜合保護類型有如下幾種：

1.1 相電流不平衡和斷相

負序電流保護主要實現電動機相電流不平衡以及定值繞組斷相的保護。

1.2 定子繞組過負荷

過負荷保護主要實現對定子繞組過負荷的保護。

1.3 定子繞組的相間短路保護

大于等于2000KW的異步電動機的相間短路保護是由磁平衡差動保護來實現的，小于2000KW的異步電動機的相間短路保護是由電流速斷保護來實現的。

1.4 堵轉保護

自動判斷電動機在過流時是處于完全堵轉狀態還是在運行狀態或電機短路狀態。

1.5 過熱保護

電動機過熱保護主要是為了防有過負荷、不對稱過負荷、定子斷線等引起的電動機過熱，也作為電動機短路、啟動時間過長、堵轉等故障的后備保護。

1.6 定子繞組低電壓

低電壓保護來實現定子繞組的低電壓，當供電電壓降低或供電短時中斷后，為防止電動機自啟動時，低電壓保護動作跳閘，將電動機從電網上斷開。

2 不同類別保護的整定方法

2.1 縱差保護

縱差保護包括最小動作電流Iop.O、差動速斷和比率制動系統S等。最小動作電流的整定原則是充分考慮電動機在額定的工況之下所產生的最大的差流，縱差保護最小動作電流我們設定為Iop.O，Iop.O等于nTA分之 Krel（Ker+K2）lN。在這個計算式當中，Krel是可靠系數，可靠系數的取值范圍是1.5到2，nTA是電動機電流互感器的變比，Ker是比誤差，也就是兩側電流互感器的比誤差。差動速斷主要是為了防止在輸入回路上產生因電流互感器的飽和而導致的差動保護拒動的現象[1]；比率制動系統我們設定為S，本文中S取為0.5，比率制動系統的整定原則是差動元件應當盡可能的避免電動機啟動的時候差動元件所產生的最大電流。

2.2 磁平衡的差動保護

磁平衡差動保護的原則是盡可能避免外部單相接地的時候所產生的不平衡電流，磁平衡的差動保護我們設定為lop。

2.3 負序電流的保護

在負序電流保護中，相關的工作人員需要設定兩段負序電流保護，即I段和II段，I段負責的是電動機相間短路故障的后備保護。II段負責的則是保護電動機的缺相運行。T2op.I=0.05秒，t2op.II=0.4s，這一設定是當電動機的負序保護有著兩相短路負序電流閉鎖并且是真空斷路器的時候的時間設定。I段的動作電流值是I2op.I=In，II段的動作電流是I2op.II=0.4In。

2.4 過熱保護

高壓電動機在運行的過程中，如果出現負序電流或者電動機電流過大的情況，都會發生電動機過熱的情況，當電動機溫度過高，就可能會燒壞電動機，在這種情況下，就需要在電動機的保護中設置過熱保護裝置，當下，微機保護裝置中，主要采用的是等效過熱模型所形成的過熱保護[2]。

2.5 低電壓保護

當供電短時間的中斷或者供電電壓過低，工作人員需要避免電動機自身啟動使供電電壓進一步降低，如果供電電壓進一步降低，電動機的啟動就會非常困難，因此工作人員需要切除一些次重要的電動機，其目的是為了保證一些重要的電動機能夠迅速的恢復正常運行的狀態。一般來說，廠用電動機的低電壓保護整定值有兩輪動作時間和兩輪動作電壓。

2.6 過負荷保護

過負荷保護一般是動作于信號的，動作電流Iop應當按照躲過電動機額定電流之下返回條件整定。一般電動機top=（1.2-1.4）tgt，電動機啟動和啟動時間要根據當時的實際情況進行確定，避免出現過負荷保護失效的現象。

2.7 單相接地保護

單相接地保護的原則是當被保護的電動機和配電線路上的單相接地發生故障的時候，被保護的部分應當是可靠動作，當在其它的線路上發生接地故障的時候，被保護則不需要動作。動作電流的定值3loop=krel根號3UnC2。在該式當中，可靠性系數是krel，top為兩到三秒。

2.8 電流的速斷保護

電流速斷保護的整定原則是躲開電動機正常啟動的最大啟動電流整定，在啟動電動機時，電流的速斷保護需要投入的定值是比較高的，躲過電動機的啟動完畢或者啟動時間滯后，則需要切換回回路低定值運行。低定值我們設定為Iopl，低定值的整定原則是避免外部的三相短路的時候電動機所產生的功能反送電流，躲過電動機的自啟動電流。通過定制計算我們可以發現，一旦熔斷器接觸接觸器（FC回路），供電電動機Iop.L等于4IN，動作時間設定為t1，t1一般是在0.3秒到0.4秒之間，一些應用真空斷路器控制的電動機一般選擇的是瞬時性動作，t=Os，一些由F-C控制的電動機并非是接觸器切除，而是通過熔斷器切除。

3 微機型電動機保護裝置在使用過程中需要注意的問題

3.1 對于電流速斷保護的靈敏度的檢驗

由于系統短路的容量較小，當電動機的容量較大的時候，電流速斷保護裝置并不能滿足系統或者裝置對于靈敏度的要求，因此相關的工作人員需要采取有效措施來改善差動保護裝置。

3.2 保護電流互感器的選擇和應用分析

（1）確定電流互感器二次負載。電流互感器的二次繞組所接入的負荷應當保證實際的二次負荷在百分之二十五到百分之百的額定二次負荷的范圍之內。

（2）選擇準確限制系數Kay。互感器準確限值電流大于保護最大整定電流的時候，能夠保證保護動作的正確性。短路電流增大，互感器就會出現飽和的現象，因此，按照保護最大定值確定互感器的準確限值系數的時候，為了滿足要求，電流互感器的準確限值系數在15-20之間。互感器準確限值電流我們設定為（Kalr×In），當限值電流大于電流速斷的整定值，能夠保證保護發生正確動作。互感器一旦出現飽和，二次電流就會呈現不斷增加的趨勢。

（3）微機保護裝置內部的隔離用電流互感器。微機內部保護裝置的隔離用電流互感器一側電流應當和應用在電動機主回路的保護電流互感器的二次測電流相同。

4 結語

通過上述的介紹和闡釋我們可以發現，盡管我國的高壓異步電動機微機保護已經取得了一定的發展，但是就我國現階段的發展情況而言，仍舊存在一些技術上的問題。微機保護定值的整定直接關系到電力系統的正常運行，微機型綜合電動機保護裝置已經得到了較為廣泛的應用，對于繼電保護裝置而言，微機保護定值的整定具有非常重要的意義，能夠在很大程度上滿足裝置的靈敏性、速動性以及可靠性、選擇性，電動機能否安全運行以及整個電力系統的運行也與繼電保護裝置息息相關。因此在今后的發展過程中，相關的工作人員還需加強探索和探究，繼續深入研究電動機保護的整定計算方法以及在應用過程中的注意事項，在電機整定計算的過程中克服困難，解決電機整定計算和定值的設定等問題，促進我國相關產業的發展和進步。